[경상매일신문=신일권기자]매년 수백만 명이 뇌졸중으로 사망한다. 뇌혈관이 막히는 순간부터 시작되는 시간과의 싸움에서 승리하기 위해 POSTECH(포항공과대학교) 연구팀이 빛과 소리를 결합한 첨단 기술로 새로운 돌파구를 열었다. 뇌졸중은 전 세계적으로 두 번째로 흔한 사망 원인이다. 특히 허혈성 뇌졸중은 뇌에 혈액을 공급하는 혈관이 막혀 발생하는데, 치료가 늦어지면 뇌 조직 손상이 가속화되어 회복이 거의 불가능해진다. CT나 MRI 같은 기존 기술들은 초기 혈관 변화를 실시간으로 포착하는 데 한계가 있었고, 동물 모델 연구는 관찰 범위와 효율성 측면에서 문제가 있었다. 이를 해결하기 위해 POSTECH 연구팀은 빛과 초음파(소리)를 결합한 ‘광음향 컴퓨터 단층 촬영(이하 PACT)’ 기술을 개발했다. 연구팀은 선형과 회전 스캔을 결합한 복합 스캔 방식을 적용해 여러 각도에서 얻은 이미지를 하나로 합성했다. 이는 마치 여러 방향에서 사진을 찍어 입체적으로 재구성하는 것과 같은 원리다. 이 기술을 이용해 연구팀은 허혈성 뇌졸중 초기 단계에서 소동물 뇌혈관 변화를 비침습적으로 실시간 모니터링하며, 넓은 영역의 혈관 변화를 정밀하게 분석하는 데 성공했다. 또한, 연구팀은 근적외선 영역 다파장 광음향 이미징을 활용해 헤모글로빈을 비침습적으로 관찰하고, 혈관별 산소포화도를 실시간으로 측정하는 알고리즘도 개발했다. 이를 통해 허혈성 병변뿐만 아니라 측부 혈류와 신생 혈관의 변화까지 정밀하게 모니터링할 수 있게 되었다. 이는 기존의 병리조직 검사와 비교해 신뢰성을 입증한 결과로, 연구팀이 새로 개발한 PACT 시스템이 뇌졸중 후 혈관 회복 과정을 효과적으로 추적할 수 있음을 보여주었다. POSTECH 연구팀은 “이번 연구의 가장 큰 성과는 조영제 없이도 혈류 변화를 정밀하게 관찰할 수 있게 된 것”이라며, “뇌졸중 치료 연구뿐만 아니라 다양한 신경·혈관 질환 연구에도 새로운 실험적 접근법을 제공할 것”이라고 전했다. 이번 연구는 POSTECH IT융합공학과 · 융합대학원 안용주 교수, 전자전기공학과 · IT융합공학과 · 기계공학과 · 융합대학원 김철홍 교수, IT융합공학과 통합과정 김지웅 씨, 융합대학원 통합과정 권주영 씨, 인공지능연구원 박사후연구원 최성욱 씨(現 미국 스탠포드대 박사), IT융합공학과 통합과정 전현서 씨, 기계공학과 통합과정 성민식 씨 연구팀과 중국과학원(Chinese Academy of Sciences) Chengbo Liu씨, Rongkang Gao씨 연구팀이 수행했으며, 과학 분야 국제 학술지 중 하나인 ‘어드밴스드 사이언스(Advanced Science)’에 최근 게재됐다. 한편, 이번 연구는 한국연구재단의 BK21 FOUR 사업, 과학기술정보통신부 및 정보통신기획평가원 주관 ICAN 프로그램, 한국의료기기산업협회 의료기기산업 육성사업 지원, 보건복지부 재원으로 한국보건산업진흥원이 지원하는 보건의료 기술연구개발사업, 글로컬 대학 30 프로젝트, 현대자동차 정몽구 재단의 재정적 지원으로 수행됐다.